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La plus petite machine d'IRM au monde capture l'image du champ magnétique d'un seul atome

La plus petite machine d'IRM au monde capture l'image du champ magnétique d'un seul atome


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Dans une première mondiale, les scientifiques ont capturé une image du champ magnétique d'un atome, ouvrant la porte à de nouvelles façons d'interagir avec la matière au niveau quantique pour les chercheurs et les applications commerciales du phénomène quantique, comme l'informatique quantique.

La plus petite machine IRM au monde capture le champ magnétique d'un atome pour la première fois

Des chercheurs du Center for Quantum Nanoscience (QNS) de l'Institute for Basic Science, qui fait partie de l'Université Ewha Womans à Séoul, en Corée du Sud, ont utilisé la plus petite machine d'imagerie par résonance magnétique (IRM) au monde pour capturer les champs magnétiques d'atomes individuels. pour la première fois.

EN RELATION:QUEL EST DANGEREUX UN SCANNER IRM?

Publié ce mois-ci dans le journal Physique de la nature, le travail de l'équipe QNS ouvre la porte à une toute nouvelle façon d'interagir avec la matière au niveau quantique, impliquant tout, de la recherche fondamentale aux applications commerciales et industrielles du phénomène quantique, comme les lasers, l'informatique quantique et le diagnostic médical. "Je suis très enthousiasmé par ces résultats", a déclaré le professeur Andreas Heinrich, directeur de QNS. "Il s'agit certainement d'une étape importante dans notre domaine et a des implications très prometteuses pour les recherches futures."

Les appareils d'IRM fonctionnent en mesurant les densités relatives des «spins», source de la force magnétique entre les électrons et les protons. Normalement, les machines IRM ont besoin de plusieurs milliards de ces rotations pour créer une image, mais le processus au niveau macro est le même que pour un seul atome, donc enregistrer le champ magnétique d'un seul atome nécessite de créer un moyen de détecter un seul champ magnétique. parmi des milliards d’autres.

Pour ce faire, les scientifiques de QNS ont utilisé un microscope à effet tunnel (STM), dont la pointe est aussi acérée qu'un seul atome et qui permet aux scientifiques d'interagir avec des atomes individuels lorsqu'ils balaient le long d'une surface. Les chercheurs ont choisi de se concentrer sur deux atomes en particulier, le fer et le titane, tous deux magnétiquement actifs et grâce à leur positionnement précis sur une surface d'oxyde de magnésium, les atomes eux-mêmes étaient déjà visibles pour les chercheurs utilisant le STM comme d'habitude.

Pour détecter les champs magnétiques des atomes, les scientifiques ont attaché un autre «groupe de spin» magnétiquement actif à la pointe métallique du STM, qu'ils ont ensuite passé au-dessus des atomes comme auparavant. Maintenant, cependant, les chercheurs pourraient enregistrer l'attraction ou la répulsion du champ magnétique de l'atome, exactement la façon dont les aimants couramment utilisés de charge opposée ou similaire se comportent, tel que détecté par l'amas de spin sur la pointe du STM.

Cela a donné aux chercheurs une vue 3D incroyablement détaillée du champ magnétique généré par l'atome unique sur lequel ils passaient. De plus, les atomes de fer et les atomes de titane ont interagi avec l'amas de spin sur la pointe de manière caractéristique et à des degrés différents, ce qui a permis de déterminer le type d'atome passé de son interaction avec l'amas de spin à l'extrémité de la STM.

"Il s'avère que l'interaction magnétique que nous avons mesurée dépend des propriétés des deux spins, celui de la pointe et celui de l'échantillon", a déclaré l'auteur principal, le Dr Philip Willke. "Par exemple, le signal que nous voyons pour les atomes de fer est très différent de celui des atomes de titane. Cela nous permet de distinguer différents types d'atomes par leur signature de champ magnétique et rend notre technique très puissante."

Les chercheurs espèrent que leur technique permettra d'explorer des structures encore plus complexes à l'échelle nanométrique, telles que les distributions de spin des atomes au sein de composés chimiques ou permettra un contrôle de précision des matériaux magnétiques tels que ceux utilisés par les dispositifs de stockage magnétique modernes. "De nombreux phénomènes magnétiques se produisent à l'échelle nanométrique, y compris la génération récente de dispositifs de stockage magnétique", a déclaré le co-auteur de l'étude, le Dr Yujeong Bae. "Nous prévoyons maintenant d'étudier une variété de systèmes en utilisant notre IRM microscopique."

Les chercheurs espèrent que leur technique pourrait même aider à contrôler et à favoriser le développement de systèmes quantiques de communication ou d'informatique, ce qui a été un problème majeur pour les systèmes informatiques quantiques qui n'ont toujours pas de solution réelle et satisfaisante.

Reste à savoir si cette solution réside dans la nouvelle technique d'IRM de l'équipe QNS, mais cela ouvre certainement une nouvelle voie de recherche à explorer. «La capacité à cartographier les spins et leur champ magnétique avec une précision jusqu'alors inimaginable nous permet d'acquérir des connaissances plus approfondies sur la structure de la matière et ouvre de nouveaux domaines de recherche fondamentale», a déclaré Heinrich.


Voir la vidéo: How Do Scanners Work? (Mai 2022).


Commentaires:

  1. Nirr

    Félicitations, vous avez juste une grande pensée.

  2. Ordwine

    À mon avis, vous vous trompez. Je peux défendre ma position. Envoyez-moi un e-mail en MP, nous parlerons.

  3. Mezira

    N'a pas compris tous.

  4. Salamon

    Tout à fait d'accord avec vous. Cela me semble être une bonne idée. Je suis d'accord avec toi.

  5. Geffrey

    Fusionner. Je suis d'accord avec tous les ci-dessus. Nous pouvons parler de ce sujet.



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